Turbomachinery - T

Turbomachinery research fields
I Complex K4 of the Center for Energy Technology houses the turbomachinery testing field. It is supervised by the Chair of Turbomachinery and Flight Propulsion, Institute of Fluid Mechanics.

Description
In Complex 4, research is aimed at modern turbomachinery and jet engines with better efficiency and improved environmental sustainability. Important research goals here include:

  • Optimizing the design process for compressor and turbine bladings

  • Increasing stage pressure ratios and the efficacy of turbomachinery with a simultaneous reduction in the number of blades and stages

  • Developing possibilities for expanding the usable operating range while guaranteeing operational safety

  • Minimizing noise emissions and reducing vibration of turbomachinery components

  • Intensifying practice-oriented education and expanding comprehension of fluid phenomena in turbomachinery  

To reach these goals, experiments in the following research areas are being carried out in the CET:

  • Investigation of the flow field and loss distribution in cascades

  • Research on nonsteady flow effects with the help of moving bar wake generators

  • Secondary flows and loss mechanisms

  • Blading and lateral wall cooling in turbines

  • Boundary layer control

  • Investigation of flow in gaskets and other turbomachinery components with the help of flow measurement equipment

  • Early recognition and active control of flow instability

  • 3D blade optimization

K4-01 Gitterwindkanal
Grundlegende experimentelle Untersuchungen zur Strömung in Turbomaschinen werden in Gitterwindkanälen durchgeführt. Dabei werden die abgewickelten Schaufelschnitte üblicherweise in einem geraden Gitter angeordnet. Dessen Zuströmung erfolgt im Regelfall stationär mit hoher Gleichförmigkeit der Strömung und geringer Turbulenz.
In derartigen Versuchsanlagen lassen sich geometrische und strömungstechnische Parameter leicht und unabhängig voneinander variieren. Die gute Zugänglichkeit für verschiedenste Messverfahren und die vergleichsweise geringen Betriebskosten sind weitere Vorteile.

Neben dem vereinfachten Grundaufbau des Gitterwindkanals mit stationärer Zuströmung, ist die Untersuchung der instationären Interaktion zwischen dem Strömungsfeld der rotierenden Laufschaufeln und den feststehenden Leitschaufeln in der Turbomaschine von immenser Bedeutung. Aus diesem Grund kommt am Gitterwindkanal ein Stabgittermodul zum Einsatz. Umlaufende Stäbe fungieren vor dem Schaufelgitter als Nachlauferzeuger (NLE). Ein zweiter Kreislauf dahinter dient als Potentialfelderzeuger (PFE). Mit ihrer Hilfe können instationäre Strömungseffekte, wie sie in Turbomaschinen zu beobachten sind, auch im Gitterwindkanal untersucht werden.

K4-02 Lehrtriebwerk
Zur kontinuierlichen Verbesserung der Lehre auf dem Gebiet der Turbomaschinen und Strahlantriebe ist bereits im Sommer 2005 ein neuer Versuchsstand an der Professur integriert worden. Seitdem gibt es für interessierte Studierende die Möglichkeit ein vollfunktionsfähiges Kleintriebwerk im Betrieb zu erleben, wie es seit den 90er Jahren in funkferngesteuerten Flugmodellen zum Einsatz kommt.

Weitere Versuchsanlagen im Komplex K4 des ZET:

  • K4-04 Turbinenrig
  • K4-05 Kalibrierkanal
  • K4-06 Durchflussmessstrecke
  • K4-08 Turboverdichter
  • K4-09 Druckbehälter
  • K4-10 Schraubenverdichter

Weitere technische Ausstattung
Neben den oben aufgeführten Versuchseinrichtungen im Zentrum für Energietechnik gibt es an der Professur für Turbomaschinen und Strahlantriebe weitere Prüfstände sowie Mess- und Rechentechnik, die für Forschung und Ausbildung zur Verfügung stehen.

Research
The Chair is involved in various research projects, which in most cases are carried out in close cooperation with other research institutes or industry clients. Typical projects include moving bar wake and machine experiments for aerodynamics and blade cooling as well as flow experiments on other turbomachinery components. Another mainstay of the Chair are probability and numerical experiments.

Teaching
Every winter and summer semester the Chair of Turbomachinery and Flight Propulsion offers a series of lectures and exercises for interested students covering elementary knowledge about how turbomachinery works and the related principles of fluid mechanics necessary for a basic understanding.

A deeper look into this topic is offered by the Turbomachinery Colloquium, which includes in its lecture series a variety of representatives from industry and research who present current topics in the field of turbomachinery every summer semester.

As part of student projects and theses, we offer the chance to work on current research projects within the Chair or, with our help, to participate in external industry and research projects.

Further information
can be found on the web pages of the Institute of Fluid Mechanics and our Chair of Turbomachinery and Flight Propulsion.

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Gudrun Heidenreich
Last modified: Feb 11, 2019